Un sistem laser/telescop capabil să elimine mici resturi orbitale

Gunoiul din spaţiu, a cărui acumulare creşte ca urmare a activităţilor spaţiale umane, constă în obiecte artificiale care înconjoară Pământul. Numărul de obiecte aproape s-a dublat în perioada 2000-2014 şi a devenit un obstacol major în calea dezvoltării spaţiale. Masa totală a deşeurilor cosmice este estimată la aproximativ 3.000 de tone. Se compune din sateliţi abandonaţi, corpuri de rachete, piese şi fragmente mici rezultate în urma coliziunilor între aceste resturi.

Deoarece există în diferite orbite, sunt dificil de captat. Obiectele se pot ciocni cu infrastructura din spaţiu, cum ar fi staţia spaţială internaţională (ISS) şi sateliţii activi. Ca urmare, dezvoltarea tehnologiei de remediere a devenit o provocare majoră.

Mai multe grupuri de cercetători au propus diferite concepte, cum ar fi plase şi vele, pentru colectarea lui. În timp ce aceste abordări ar putea capta obiecte mai mari, problema bucăţilor mici – care zboară în jurul Pământului asemănător gloanţelor – ar rămâne. De aceea, un grup internaţional de oameni de ştiinţă are în curs de dezvoltare un sistem care ar putea elimina aceste corpuri cu un laser.

Sistemul deplasat în spaţiu ar consta din două componente principale: un telescop cu un super-larg câmp de vizualizare dezvoltat de echipa EUSO la institut de cercetare Riken din Japonia şi un laser extrem de eficient pe bază de fibră optică.

Instalaţia va funcţiona de pe Staţia Spaţială Internaţională (ISS), pentru care telescopul EUSO a fost proiectat în scopul de a funcţiona ca un detector de raze de energie cosmică ultra-înaltă. Echipat cu o unitate optică de 2.5 metri şi un câmp vizual de ± 30 grade, telescopul EUSO poate fi, de asemenea, utilizat pentru detectarea fragmentelor cu viteză mare aflate pe orbită, în apropierea ISS. Urmărirea, caracterizarea şi remedierea ar urma să fie efectuate de către un sistem laser care poate opera în tandem cu telescopul EUSO. Pentru versiunile la scară reală, banda operaţiunii detectare – eliminare poate fi de până la 100 km.

Odată ce un deşeu a fost reperat şi localizat, sistemul ar instrui laserul să concentreze impulsuri intense de lumină pe el. Într-un proces cunoscut sub numele de ablaţie cu plasmă, acest lucru ar face ca o parte a obiectului să se încălzească şi să se transforme în plasmă. Când plasma se dezvoltă pe acea parte, s-ar crea tracţiune prin care resturile obiectului ar fi împinse în jos pentru a arde în atmosferă.

Pentru a testa acest concept, în primă fază, un model la scară redusă ar urma să fie instalat pe Staţia Spaţială Internaţională. Va utiliza un telescop de 20 cm şi un laser cu 100 de fibre, şi se va concentra pe doborârea resturilor aflate în apropierea staţiei. Dacă totul merge bine, va fi înlocuit cu versiunea la scară mare.

Pe parcurs, un alt sistem ar putea fi utilizat pentru a opera la altitudine de 800 km deasupra suprafeţei Pământului, unde este prezentă o cantitate mai mare de gunoi.

“Propunerea noastră este radical diferită de abordarea mai convenţională, cu baza la sol, iar noi credem că este o abordare mai uşor de gestionat, care va fi exactă, rapidă şi ieftină”, consideră Toshikazu Ebisuzaki, care este lider de proiect EUSO. “Noi credem că acest sistem ar putea elimina cea mai mare parte a resturilor cu dimensiuni de centimetri în termen de cinci ani de zile”. Împreună cu Riken, şi alte institute iau parte la proiect, între care se numără Universitatea din California, Irvine, Universitatea din Paris şi Universitatea din Torino.